土力學實踐教學新模式探索

黎亮　楊保存　楊曉松

【摘要】針對目前土力學實踐教學現狀，結合土力學教學內容、特點，人才培養目標，對土力學實踐教學提出課堂-實驗室相結合、設置模型實踐課程設計，建立理論-實踐-驗證的實踐新模式、旨在通過該實踐教學模式，激發學生的學習興趣和動力，培養學生創新意識和科研能力，完善學生對成果自我驗證，自我肯定的教育。

【關鍵詞】土力學? 實踐教學模式

【基金項目】塔里木大學高教研究項目（TDGJ1533）;塔里木大學土力學重點建設課程。

【中圖分類號】G64 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）49-0250-01

隨著國家綜合實力的飛速發展，基建行業迎來了高速發展的黃金時期，素質綜合且創新力強的土木工程人才需求旺盛。實踐教學作為土木工程本科教學的重要組成部分是鞏固理論知識的有效途徑，是培養具有創新意識的高素質工程技術人員的重要環節，是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺。時代的發展需要我們改革落后陳舊的教育觀念和傳統的教學模式，需要我們構建更合理的實踐教學體系，用新的理念來進行實踐教學，是高校教育改革發展的需要，是社會進步的需要[1、2]。

《土力學》是一門利用材料力學、彈性力學、塑性力學等基本力學知識為輔描述碎散性物質（土）工程特性的一門學科，其作為巖土工程的基礎學科與基本理論部分，主要研究土的滲流、應力變形、強度、穩定性等巖土體相關工程問題。因此，土力學實踐教學一定要夯實基本理論知識，突出試驗教學，重視模型實踐驗證，真正做到知識從實踐中來，到實踐中去的教學目標[3、4]。

1.土力學實踐教學現狀分析

1.1學時減少導致實驗課刪減、過程壓縮

隨著現代知識的增長，本科生課程數量和教學環節不斷增加;與此同時，各高校興起的學生減負運動使得土力學教學課時大為減少，分配給土力學實踐教學環節的課時更少。然而，土力學知識點繁多，學習難度大，最基本的土力學試驗都有十來種，包括：含水率、密度、比重、顆粒分析、界限含水率、滲透試驗、擊實試驗、固結試驗、直接剪切試驗、三軸剪切試驗等。而每種試驗根據土樣類別和環境的不同，試驗方法和原理又有較大區別，拿含水率試驗和密度試驗舉例：含水率測定有三種方法;烘干法適用于粘質土、粉質土、砂類土、砂礫石、有機土和凍土;酒精燃燒法適用于快速簡易測定細粒土含水率;比重法適用于砂類土。密度試驗中環刀法適用于細粒土;電動取土器法適用于硬塑土;蠟封法適用于易破裂土和形狀不規則的堅硬土;灌水法適用于現場測定粗粒土和巨粒土;灌砂法適用于現場測定細粒土、砂類土。

1.2教學內容獨立，缺乏系統認識

土體是人們熟悉又陌生的東西，熟悉是因為隨處可見，陌生是因為土體種類繁多，性質復雜、對環境敏感以至于人們很難徹底了解它、掌握它。土的碎散性，三相性和天然性決定了土體各個參數之間具有相互關聯性，獨立完成的土力學實驗會使學生喪失土體參數之間相關性的學習和思考，導致學生學習過程中抓住不住精髓，一葉障目，不得窺見土力學全貌，學生零碎的知識體系不足以支撐學生的靈活應用，也會讓學生日后的工程實踐中對自己的設計缺乏信心。

2.土力學綜合實踐教學模式的構建

2.1課堂-實驗相結合

土力學是一門實踐性很強的學科，需要學生對其有直觀的感悟。然而現階段的學生普遍缺乏和土相關的生活。目前大多數高校土力學理論課和試驗課分開進行，理論知識和機理現象認知脫節，在課堂講的一些關于土的物理現象例如液化、剪切破壞、固結變形等等學生無法理解，感到非常困惑，同時理論課、實驗課部分知識內容重復，造成有限教學課時的浪費。鑒于此，授課老師應將課堂搬進實驗室，講完理論知識后立刻進行相關試驗，這種理論和實踐相結合的方式能讓學生切身感受到課堂所學理論知識在現實生活中的表現，有些沒見過的現象，想不明白的地方通過理論-實踐的過程變得淺顯易懂，而且變學生的被動接受為學生主動探索驗證，可以極大增強了學生學習興趣和創造力。除此之外，這種課堂-試驗室相結合模式有助于節省教學用時，據初步估算可以節省教學用時三分之一，極大緩解土力學課時不夠的壓力。

2.2設置模型實踐課程設計

課程設計是一個有目的、有計劃、利用學科知識解決現實工程問題的系統化教學活動。這種綜合性的學科知識實踐突破了課堂教學、突破了以往只注重知識、經驗積累的局限，完成了知識積累、遷移、應用、創新的升華。傳統課程設計往往給定背景資料和設計規范，通過理論計算完成課題設計。這種模式缺乏相應的實踐驗證，計算時，模型的構建，參數的選取，邊界條件的界定，荷載的施加都具有假象性，無法驗證其合理性。設置土力學模型實踐課程設計，給出課題背景和要求，不對土體結構形式做具體要求，學生通過試驗的方式自行確定計算模型、參數、邊界條件并荷載施加方式。此過程中，可以幫助學生建立大膽設想-嚴謹計算-小心驗證的學習思維方式，使其真正滿足應用型，創新型人才的要求。

3.結語

通過將課堂與實驗室結合起來，可以節省有限的教學時間，加強學生對土體復雜性、不確定性及環境敏感性的認知，通過設置模型實踐課程設計，將土力學獨立的知識點整合起來，激發學生的創造力去完成課題設計并進行驗證，這種模式既可夯實理論基礎，又突破已有知識的樊籠，大膽創新，培養符合新時代要求的土木工程從業者。

參考文獻：

[1]饒國武，陳云峰，劉婭婷.以學科競賽提升大學生創新能力的實踐與探討[J].學周刊，2019（11）：23.

[2]花會娟，郭建鋒.學科競賽平臺下理工類大學生創新能力培養探析[J/OL].中國成人教育，2019（03）：48-50

[3]李廣信，張丙印，于玉貞.土力學.北京：清華大學出版社，2013

[4]曾召田，莫紅艷，顏榮濤，牟春梅，朱銀紅，張芹.土力學“三性”實驗教學模式的探索與實踐[J].高教學刊，2019（05）：95-97.

作者簡介：

黎亮，男，講師，主要從事土木工程方面的教學與科研工作。

楊保存，男，副教授，主要從事土木工程方面的教學與科研工作。